熱電偶溫度計量常見問題的處理措施探討

張明　劉書霞

摘 要：工業生產中溫度是必不可少的控制因素，對工業生產的意義重大。為了實現精確化控制溫度，熱電偶測溫儀表應用越來越廣泛。但由于眾多因素的綜合影響，熱電偶的使用會出現一定的誤差而失準。研究熱電偶溫計量問題對解決生產難題具有重要作用。本文簡要說明了熱電偶的測溫基本原理，分析了熱電偶溫度計測量誤差來源和原因，并提出熱電偶誤差校正的有效方法，給出熱電偶的使用注意事項，為熱電偶的維護和保養提供一些參考。

關鍵詞：熱電偶溫度計量;常見問題;處理措施

工業生產對環境溫度要求較高，為保證溫度在生產范圍內，需要利用儀器進行環境測溫。而最常的測溫儀器就是熱電偶溫度計。熱電偶的優勢較多，能夠更精確的測出環境溫度來指導生產作業。熱電偶溫度傳感器能夠直接與環境接觸，省去中間介質的傳遞，溫度測量更精確，誤差更小。而且熱電偶結構簡單，造型可根據需求隨意變化，操作簡單，性價比很高。但是，熱電偶的使用需要嚴格的操作規程，一旦使用不規范，或保養不到位，熱電偶就會產生溫量計量誤差，給工業生產帶來困擾。因此，對熱電偶的誤差來源進行分析并尋找解決對策是十分必要的。

一、熱電偶工作原理

熱電偶進行測溫時，利用塞貝克效應（Seebeckeffect），將不同熱導體間的溫度差轉化成電信號，再利用二次儀表轉化為我們直觀看到的溫度顯示值。當溫度差越大時，不同導體間的電流就會越強，產生的電信號也越強，兩者成正相關。強溫差使得強電流產生強大的電信號，從而在儀表上可以看到由強溫差轉化而來的測溫值。熱電偶具有準確度高，靈敏性高，測溫響應時間短，并可以直接接觸待測物質等優點。同時，熱電信號可以遠距離發送，為工業自動化控制的實現提供助力。但是，熱電偶隨著使用頻率的增多，精確度會逐漸下降，需要不斷進行誤差來源追溯，加強維護、保養和校正，才能將超差有效的避免，提高熱電偶的測溫質量和精確度。

二、熱電偶溫度計量的常見問題

2.1 熱電偶安裝不合理引起的問題

熱電偶在對待測物質進行測溫時，位置的選擇十分的重要，對其精確度影響較大。一旦位置安裝不對，插入深度不達使用標準，熱電偶工作誤差就會隨之增大。而且由于沒同物質的導熱性能不同，應用熱電偶時，要對插入深度進行校正與調整，并反得試驗來確度深度，否則誤差控制很難到位。

2.2 熱輻射以及導熱問題

熱輻射范圍較大，會對正在測量的熱電偶測量端產生輻射熱影響，成為測量誤差的來源之一。而導熱誤差則是熱電偶本身構造所形成的，其導體導熱隨著長度的變化會出現溫度差，使得溫度指示值出現偏差。

2.3 熱電偶動態響應問題

熱電偶的動態響應問題是指熱電偶進入待測物質后，其指示值響應時間超出了標準響應時間。熱電偶是插入式測溫，需要測量端與待測物溫度無偏差，才能進行電信號的轉化。因此，這種響應時間的快速直接影響著其靈敏度。這種靈敏度受構造和使用環境溫度條件所影響。靜止測量時，熱電偶靈敏度高，準確度高。而當待測物質溫度是動態變化狀態時，熱電偶或無法與這種變化保持同步，就會產生動態響應誤差，使每一時刻的測量值出現偏差。

2.4 測量系統漏電引起的問題

熱電偶結構存在缺陷，如絕緣層老化開裂而漏電，溫度差形成的熱電流損失，熱電勢受影響，導致測量端出示的溫度值與實際溫度存在溫差誤差，甚至出現測量值無法顯示的故障。

三、熱電偶測量常見問題的處理措施

3.1 合理選擇測溫點與插入深度

選擇恰當的位置和深度對于熱電偶測溫來說非常關鍵。采集待測環境數據，然后對其做出分析總結，找到最合適的檢測點，就可以保證測量的準確度，消除測溫誤差，更好的檢測并且控制溫度。綜合考慮熱電偶的結構、密封性、材質等方面，加上深度檢測實踐，同時分析總結規律，以此來確定最佳深度。雖然一些測量環境存在差異，但是為了避免溫差超差問題，所以仍然需要通過實驗確定最佳深度。

3.2 修正熱輻射導熱問題

熱輻射誤差修正主要有以下兩個辦法：第一，用對流形式降低輻射熱;第二，用隔離措施控別熱交換。導熱誤差方法的修正基本相似，因此可以加強對流、降低導熱都非常可行。

3.3 修正熱電偶動態響應問題

熱電偶的靈敏性通過其動態響應強弱來表現。只有將其靈敏性提高了，才能使得熱響應速度加快。另外，加快熱傳感響應速度和調小滯后時間也是其校正的兩個重要層面。通過研究成果可以知道，熱電偶的響應速度越快，它的接點體積就越小，接觸面積就越大。所以，可以通過改變檢測端的外表形態減小熱電偶接點體積以此進行校正，同時增大與待測液的接觸面來縮小滯后時間。另外，熱電偶傳感器的材質，需要有導熱性強、熱響應快的特點，這樣才能把誤差控制在安全范圍之內，發揮出其最佳性能。

3.4 修正測量系統漏電問題

因為熱電偶測溫系統存在電流變化，加上絕緣層也易老化，所以為了避免其漏電誤差，定期進行維修保養成了一項不可缺少的工作。除此以外，避免誤差超差也能通過增大熱電偶直徑或者加厚保護層來實現。

3.5 溫度計量裝置死機問題的處理措施

首先，應當關閉電源，在20s之后再對其重新開機，如果重新開機對其沒有解決效果，表明是內部系統出現故障，應當找專業維修人員進行維修。因此需要將其匯報給電工和電氣管理人員，聘請專業師傅對其進行處理，禁止自行開機修理，否則可能因操作問題而導致系統崩壞。其次，需要做好維護工作，機器如人，長時間不保養便會出現局部壞死現象，機器的反應靈敏度也會大大下降，精準度也會受到影響，降低了計量工作的可靠性。檢測和維護溫度計量裝置設備的方式有很多種，其中一種——應用輻射監測原理，需要對周圍環境進行校準。

結束語

綜上所述，熱電偶溫度計量工作的開展對工業生產方面有很大利益，對企業的可持續發展起到了十分重要的作用。熱電偶溫度計量工作的順利開展需要各種類型計量裝置和科學的支持，通過科學合理的裝置來發揮其重要作用。熱電偶溫度計量有眾多優勢，在工業生產中應用廣泛，企業應當對其有更高的重視，加強對溫度計量工作的開展，結合實際發展情況，改良創新出與時俱進的溫度計量工具。

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